Oud Denisovan-DNA zou het risico van moderne mensen op het ontwikkelen van psychische stoornissen zoals depressie kunnen vergroten

Het onderzoek suggereert dat de waargenomen genetische variant, die de zinkregulatie beïnvloedt, zou kunnen wijzen op een evolutionair voordeel in de aanpassing van onze voorouders aan de kou.

Ongeveer 60.000 jaar geleden begon de moderne mens aan een migratie uit Afrika, een migratie die vaak de ‘Out of Africa’-gebeurtenis wordt genoemd. Bij aankomst in Azië kwamen deze mensen de Denisovans tegen. Deze ontmoeting leidde waarschijnlijk tot een mengeling van conflict en samenwerking, maar ook tot verschillende hybridisaties. In feite behouden moderne mensen zelfs vandaag de dag genetische varianten van Denisovan-oorsprong in ons genoom, die getuigen van deze initiële interacties.

Nu heeft een team onder leiding van het Instituut voor Evolutionaire Biologie (IBE), een gezamenlijk centrum van de Spaanse Nationale Onderzoeksraad (CSIC), de Pompeu Fabra Universiteit (UPF) en het Departement Geneeskunde en Levenswetenschappen (MELIS) ​​van UPF , is tot een conclusie gekomen. Identificeerde een van de meest wijdverspreide sporen van het genetische erfgoed van de uitgestorven Denisovan-soort bij moderne mensen. Het team van Elena Bosch, hoofdonderzoeker bij IBE, en Rubén Vicente, hoofdonderzoeker bij MELIS-UPF, ontdekte dat deze genetische aanpassing voorouderlijke groepen van De wijze Om je aan te passen aan de kou.

De waargenomen variant, die betrokken is bij de zinkregulatie en een rol speelt in het cellulaire metabolisme, zou ook een reden kunnen zijn die moderne mensen vatbaar maakt voor psychiatrische stoornissen zoals depressie of schizofrenie.

Genetische variatie in zinkregulatie kan een evolutionair voordeel hebben betekend

Hoe adaptatie de huidige genetische variatie in menselijke populaties vormgeeft, is van groot belang in de evolutionaire genetica.

Vanuit deze vraag heeft het team van Elena Bosch een adaptieve variant geïdentificeerd onder hedendaagse menselijke groepen in een regio van ons genoom die grote gelijkenis vertoont met het genoom van een uitgestorven voorouderlijke groep: de Denisovans.

Geografische spreiding van de geïdentificeerde substitutie in het SLC30A9-gen in de huidige menselijke populaties en mogelijke scenario’s voor de introductie van Denisovan. De afkomst van SLC30A9 komt overeen met de pre-crossover-genversie tussen Denisovan en Sapiens. De SLC30A9-variant verwijst naar de versie die wordt gedeeld met de Denisovan. Krediet: Jorge Garcia en Elena Bosch. Gelicentieerd onder Creative Commons 4.0. Gemaakt in kaartindeling.

“Door middel van genomische analyse merkten we dat de waargenomen genetische variant voortkwam uit onze kruisingen met oude mensen in het verleden, misschien met Denisovans”, zegt Anna Rocca-Humbert, mede-eerste auteur van het onderzoek. Het team sloot de erfenis van Neanderthalers uit omdat deze populaties deze mutatie niet hebben.

“Blijkbaar was de verandering gunstig en bleek het een selectief voordeel voor de mens te zijn. Als gevolg daarvan is deze variatie in SLC30A9 “Het gen werd geselecteerd en bereikte de huidige populatie”, zegt Jorge Garcia Calleja, mede-eerste auteur van het onderzoek.

Het Evolutionary Population Genetics Laboratory, geleid door Bush, wilde weten welke veranderingen deze genetische diversiteit van Denisovan-oorsprong op cellulair niveau veroorzaakte. “We ontdekten dat deze mutatie zeker gevolgen had voor het zinktransport binnen de cel, dus namen we contact op met het team van Vicente”, herinnert Elena Bosch zich, hoofdonderzoeker bij IBE en medeleider van het onderzoek.

Zinkregulering: sleutel tot koudeaanpassing

“Elena nam contact met mij op omdat haar team een ​​verandering in de amino opmerkte zuur In de zinktransporteur, die tegenwoordig heel anders was tussen de bevolkingen van Afrika en Azië. Vanaf hier zijn we onszelf vragen gaan stellen en naar antwoorden gaan zoeken”, aldus Rubén Vicente. Zijn team, in de groep Biofysica van het immuunsysteem van het Laboratorium voor Moleculaire Fysiologie, ging de technische uitdaging aan om de beweging van zink in cellen te bestuderen.

Illustratie dat een deel van de transporter zich in de mitochondriën bevindt door STED-microscopische beeldvorming met superresolutie met HEZ293-cellen getransfecteerd met de zinktransporter ZnT9 (groen). In paarse kleur is het mitochondriale eiwit TOM 20 en in witte kleur is het gelokaliseerd in de mitochondriën. Krediet: Ruben Vicente.

Zink, een essentieel element voor de menselijke gezondheid, is een belangrijke boodschapper die informatie van buiten naar binnen cellen en tussen verschillende cellulaire compartimenten overbrengt. Zinkgebrek veroorzaakt groei en neurologische en immuunstoornissen, hoewel “de regulering ervan nog steeds slecht bestudeerd is vanwege het gebrek aan moleculaire hulpmiddelen om de zinkstroom te controleren.”

Het laboratorium van Vicente stelde vast dat de waargenomen variant een nieuw zinkevenwicht in de cel veroorzaakt, waardoor een verandering in de stofwisseling wordt bevorderd. Door het endoplasmatisch reticulum en de mitochondriën in cellen te veranderen, leidt dit verschil tot een potentieel metabolisch voordeel bij het omgaan met een vijandig klimaat. “Het waargenomen fenotype doet ons nadenken over mogelijke aanpassing aan de kou”, benadrukt Vicente.

Het genetische erfgoed van Denisovan kan de geestelijke gezondheid van bevolkingsgroepen in Europa en Azië beïnvloeden

Zinktransport is ook betrokken bij het zenuwstelsel Opwinding, en speelt een rol in het mentale evenwicht en de gezondheid van mensen.

Het team suggereert dat een variant in deze zinktransporteur, die in alle weefsels van het lichaam tot expressie komt, geassocieerd is met een grotere vatbaarheid voor bepaalde psychische aandoeningen. Deze omvatten anorexia nervosa, hyperactiviteitsstoornis, AutismespectrumstoornisBipolaire stoornis, depressie, obsessief-compulsieve stoornis en schizofrenie.

“In de toekomst zou het uitbreiden van dit onderzoek naar diermodellen licht kunnen werpen op deze aanleg om aan psychische aandoeningen te lijden”, benadrukt Vicente.

De genetische variant heeft wereldwijd een stempel gedrukt, behalve in Afrika

Hoewel deze variant in Azië is ontstaan ​​als resultaat van hybridisatie tussen Denisovans en De wijzeHet verspreidde zich ook naar de Europese en Indiaanse bevolking. In feite is het aanwezig in populaties over de hele planeet, hoewel het minder gebruikelijk is in het geval van Afrikaanse populaties.

Het team suggereert dat de genetische aanpassing van Denisovan waarschijnlijk het grootste geografische bereik had dat tot nu toe is ontdekt. “Bijvoorbeeld het alternatief in Ibas1 Het overgeërfde Denisovan-gen maakt aanpassing aan het leven op grote hoogte mogelijk, maar wordt alleen bij Tibetanen aangetroffen. In ons geval strekt de impact zich echter uit tot alle bevolkingsgroepen buiten Afrika.”

Referentie: “Menselijke genetische aanpassing gerelateerd aan cellulaire zinkhomeostase” door Ana Roca Humbert, Jorge García Calleja, Marina Vogel González, Alejandro Fierro Villegas, Gerard El Raja, Victor Herrera Fernández, Anja Bošnjak, Gerard Montagne en Esteban. Gutierrez, Felix Campillo, Ruben Vicente en Elena Bosch, 25 september 2023, PLOS-genetica.
doi: 10.1371/journal.pgen.1010950